Слаботочка Книги Метод DSI принципиально требует наличия уз. а концентрации, который должен следить за каждым поступающи.м сигналом с тем, чтобы определить, какие каналы активны. Этот пр>чесс существенно усложняется при передаче сигналов c&ai с большим ди?!ам1ческим диапазоном уровней сигналов, но особенно сложным си стагювится в случае использования каналоБ, пропуска10щ;- х смесь потоков различных типов. Построение системы коммутации каналов. Для того чтобы сделать вторичные виртуальные сети по врзмож-носги наиболее гибкими и эффективными, первичная сеть коммутации каналов должна быть спроектирована так, чтобы обладать следующгши свойствами. 1. Быстрым переключением соединений. Путем быстрого занятия и освобождения устройств сети первичная сеть коммутации каналов предоставляет виртуальным вторичным сет.я.м возможность более быстрого и частого реагирования на изменения нагрузки. Рассматривая посылку сигнала занято как часть быстрого процесса освобождения, эти сигналы следовало бы посылать с исходящего коммутационного узла, а не с узла назначения, как это обычно делается в существующих сетях. 2. Возможностью расширения средств управления. Для обеспечения быстрого переключения соединений ресурсы обработки данных при обслуживании вызовов и пропускная способность канала управления должны обладать возможностью расширения, чтобы обслужить возрастающий процент соединений с малым временем занятия. 3. Незначительными блокировками в системе коммутации. Как обсуждалось в гл. 5, современные цифровые системы коммутации могут быть спроектированы фактически неблокирующимися. Это свойство особенно полезно для организации виртуальных вторичных сетей, в которых, возможно, потребуется удерживать некоторые соединения в течение длительных периодов времени. Малая вероятность блокировки или ее отсутствие могут вообще исключить необходимость в арендуемых некоммутируемых линиях. При условии, что установлены соответствующие процедуры расчетов, можно определить эквивалент арендуемого некоммутируемого канала в виде соединения, установленного в коммутационной системе. Аналоговые сети не могут обеспечить этот вид работы из-за возможности блокировки в системах коммутации и более высокого уровня помех в автоматически коммутируемых соединениях. В современных цифровых системах можно избежать обеих этих проблем. 8.6. ИНТЕГРАЛЬНАЯ ЦИФРОВАЯ СЕТЬ СВЯЗИ В предыдущем разделе обсуждались основные соображения и подходы к интеграции услуг цифровой сети. В этом разделе слово интеграция используется в другом смысле. Здесь под интеграцией понимают концепцию системного проектирования и реализации, которая максимизирует синергизм комбинированных систем коммутации и передачи. Традиционно системы передачи и системы коммутации на телефонных сетях проектировались и эксплуатиро-436 вались функционально независимыми организациями. В компаниях, занимающихся эксплуатацией, эти два класса оборудования называют станционным оборудованием и линейными сооружениями. Эти классы оборудования обязательно удовлетворяют требованиям стандартного стыка, хотя разрабатываются назависимо. С учетом разработки цифрового оборудования многоканальной связи с ВРК и цифровой системы коммутации с временным разделением очевидно, что традиционное разделение функций этих систем далее нежелательно. Терминал с временным разделением обладает многими основными свойствами системы коммутации с временным разделением. Кроме того, каналообразование в межзвеньевых соединшельных линиях системы коммутации с временным разделением аналогично формированию групп каналов в трактах с ВРК. Эту аналогию практически можно использовать тогда, когда цифровые линии с ВРК подключаются непосредственно к первому звену системы коммутации с ВРК. Таким образом, отпадает необходимость в оборудовании объединения и разделения каналов первого уровня, которое традиционно устанавливается на коммутационных станциях. Вместо стыка на уровне сигналов со спектром модулирующих частот шириной 4 кГц, стандартными становятся стыки на уровне групповых сигналов с ВРК, подобных сигналу DS-1. Полностью цифровую телефонную сеть, в которой линии передачи с ВРК непосредственно стыкуются с системами коммутации с ВРК, стали называть интегральной цифровой сетью связи (ИЦСС). Фактически все телефонные сети в мире развиваются в направлении перехода к интегральным цифровым сетям, по крайней мере, на определенных уровнях иерархии сети. В начале интеграция функций коммутации и передачи будет осуществляться лишь в локальных районах и только в пределах некоторых уровней иерархии систем коммутации. Рассматриваются следующие три основных уровня: 1) телефонный район; 2) районированная сеть с узлами коммутации; 3) междугородная сеть. 8.6.1. Телефонный район В настоящее время основным толчком к переходу на цифровые методы и цифровую технику в странах Северной Америки и других странах является внедрение систем передачи типа Т на местных межстанционных соединительных линиях. К началу 1980 годов более половины междугородных соединительных линий были цифровыми. К 1990 г. практически все такие линии будут цифровыми [35]. Рост числа цифровых систем в Соединенных штатах стимулирует быстрый ввод в действие цифровых междугородных систем коммутации № 4ESS. Сигналы DS-1, формируемые системами передачи типа Т, непосредственно согласуются с цифровой междугородной системой коммутации, реализуя тем самым интеграцию передачи и коммутации. в прошлом каналообразующие блоки были платой за стыковку цифровых соединительных линий связи с аналоговыми системами коммутации. Однако аналоговые линии связи, входящие на коммутационные станции системы № 4ESS, обязательно подключаются к каналообразующим блокам, как к своему стыку с цифровой системой коммутации. Таким образом, теперь каналообразующий блок становится платой за связь цифровой системы коммутации с аналоговой линией. Поскольку соединительные линии в пределах телефонного района обычно довольно короткие, то затраты, связанные с введением каналообразующих блоков, служат достаточно сильным побудительным мотивом для замены аналоговых соединительных линий цифровыми и интеграции их с цифровой системой коммутации. Естественно, что за счет исключения промежуточных этапов ЦАП и АЦП качество передачи по тракту улучшается. Поскольку функции транзитной коммутации также реализуются цифровыми методами, то практически все телефонные районы сети на уровне оконечных станций будут в ближайшем будущем цифровыми. Однако до тех пор, пока междугородная сеть не станет цифровой, эти телефонные районы будут оставаться отдельными островами цифровых передачи и коммутации. К сожалению, цифровые возможности этих островов будут недоступными до тех пор, пока цифровые методы и цифровая техника не станут достоянием абонентской части сети (за исключением специальных видов обслуживания, подобных предоставляемым службой DDS. 8.6.2. Районированная сеть с узлами коммутации В настоящее время цифровые оконечные станции устанавливают на телефонной сети США лишь в качестве станций малой емкости, главным образом сельских. Цифровая оконечная станция типа № 5ESS, которую фирма Bell System планировала ввести в эксплуатацию в 1981 г., также вначале предназначалась для использования в качестве станции малой емкости. Городские станции большой емкости фирмы Bell System и основных независимых компаний недавно были оборудованы (или будут вскоре оборудованы) аналоговыми системами коммутации типов № 2ESS, № lEAX, ESC1. Таким образом, в США переход в широком масштабе на цифровую технику на уровне оконечных станций затягивается. Оказалось, что другие страны мира в большей степени настроены на повсеместное внедрение цифровых оконечных станций, главным образом потому, что они не использовали самую современную аналоговую технику так широко, как США, и могут сделать скачок, переходя от декадно-шаговых систем сразу к цифровым. Например, Франция фактически ввела в эксплуатацию цифровые системы коммутации на уровне оконечных станций до установления цифровых междугородных и транзитных станций [36]. Англия выработала план реализации интеграции передачи и коммутации на уровне не только местной, но и всей сети [37]. Менее крупные страны вероятно произведут замену своего оборудования передачи более высоких уровней на циф- ровое в более ранние сроки, поскольку имеют меньшее число междугородных каналов и, следовательно, меньшее число каналов, которые экономически наиболее выгодно реализовать эффективными аналоговыми системами передачи. Как было сказано в предыдущих главах, в ряде более ранних цифровых абонентских систем передачи в Соединенных Штатах была использована дельта-модуляция, и, следовательно, эти системы несовместимы с ИКМ-кодированием, применяемым на сетях более высокого уров ня. Следовательно, если даже значит льное число этих систем передачи было внедрено, они не стимулировали бы в той же степени переход на цифровую технику на уровне оконечных станций, как это произошло в районе обслуживания телефонной станции и на более низких уровнях междугородной сети. Однако более новые абонентские системы передачи реализуются с применением И КМ-кодирования при 1 - 255 в предположении, что они будут подключены через цифровые оконечные станции к межстанционным и междугородным соединительным линиям. Примером таких систем, заслуживающих особого внимания, является оборудование передачи DMS-1, образующее самый нижний уровень иерархии семейства интегральных цифровых систем фирмы Bell Canada [38]. В Соединенных Штатах абонентская система передачи SLC-96 фирмы Bell System [39] будет также непосредственно состыкована с цифровыми оконечными станциями. Основной стимул для перехода на цифровую технику на уровне местной сети появится тогда, когда волоконно-оптические линии связи будут использоваться на распределительной сети. В настоящее время волоконно-оптические системы разрабатываются, главным образом, для межстанционных соединительных линий, где легко реализовать широкую полосу частот. Однако технология изготовления волоконно-оптических кабелей связи обещает возможность создания местной распределительной сети с высокой оптической плотностью для передачи речи и таких широкополосных сигналов, как сигналы видеотелефонной связи (Picturephone), факсимильной связи и, возможно, даже кабельного телевидения. По иронии судьбы именно те районы Соединенных Штатов, которые могли бы использовать местные цифровые устройства с максимальными преимуществами,- районы крупных городов - постоянно оснащаются аналоговыми системами коммутации с управлением по записанной программе. Эти комутационные системы не будут заменяться цифровыми до тех пор, пока такое преобразование не будет экономически оправданным, либо пока новое оборудование не обеспечит значительную экономию эксплуатационных расходов или предоставление достаточного числа новых услуг, приносящих соответствующие доходы. Как альтернативу замене аналоговых систем коммутации цифровыми фирма Bell System в настоящее время прорабатывает вопрос организации услуг цифровой коммутации через систему № 1ESS по цифровым соединительным линиям [40]. Таким образом, новые цифровые услуги могут быть организованы как надстройки над аналоговой сетью связи. Сама по себе цифровая система коммутации не может предоставить новые услуги цифрового характера, если местные средства переда чи являютсяв подавляющем большинстве аналоговыми. Однако после введения в эксплуатацию цифровых оконечных станций значительно сократится расстояние, начиная с которого введение цифровых систем передачи станет экономически оправданным, так что цифровые устройства будут более широко использоваться. Вначале цифровая техника вводится на уровне вынесенных каналообразующих блоков, которые обеспечивают стандартный аналоговый стык (см. BORSHT в гл. 5). Однако поскольку граница распространения цифровой техники оказывается смещенной в сторону абонентских устройств, то становится много легче довести цифровые каналы до абонента по их специальным запросам. Естественно, что первые требования на цифровую связь поступят от концернов, обрабатьшающих данные, и их потребителей, осуществляющих связь по автоматически коммутируемым линиям. Предприятиям среднего размера цифровые каналы не потребуются до тех пор, пока не возникнут новые виды услуг, которые еще неизвестны в настоящее время. Некоторое применение могли бы найти сети домашних компьютеров, сети игр, поиск данных, коммутация сообщений, электронная почта, покупки на дому и т. д. То, что эти или какие-либо другие виды связи могут развиваться при отсутствии цифровой телефонной сети с относительно низкой стоимостью и высоким качеством передачи данных, является проблематичным. Надо полагать, что в обществе, которое становится все более насыщенным информацией, возникнут потребности в цифровых видах связи и что рост требований на цифровые каналы станет подобным взрыву. Где-то в отдаленном будущем, возможно, доходы телефонных компаний, связанные с передачей данных, превысят доходы, получаемые от передачи речи. 8.6.3. Междугородная сеть Затраты на систему передачи распределяются между оконечным оборудованием и оборудованием передачи. При больших расстояниях затраты на передачу являются, очевидно, более существенными. Поэтому оптимизация систем междугородной связи должна проводиться в направлении получения маскимального числа каналов ТЧ в отведенной полосе частот безотносительно к стоимости оконечного оборудования группообразования. Однако цифровое оконечное оборудование группообразования оказывается менее дорогостоящим, чем аналоговое, так что системы, предназначенные для местных или междугородных сетей, со многими точками ввода и вывода каналов можно наиболее экономично реализовать цифровыми методами. В настоящее время и системы проводной связи, и системы радиосвязи в преобладающем большинстве создаются на базе цифровой техники. Экономия затрат на дополнительное оконечное оборудование возрастает благодаря цифровым системам коммутации, которые исключают необходимость применения устройств цифрового группообразования более низкого уровня. Как упоминалось в гл. 1, междугородная сеть стран Северной Америки строится на основе первичной сети, которую образуют радиосистемы с ЧМ и ЧРК типов TD-2 и ТН-3. Поскольку при частотной модуляции аналоговых сигналов полоса частот также расширяется, техника цифровых рациосистем может конкурировать с техникой существующих аналоговых радиосистем по числу речевых каналов в заданной полосе частот (в настоящее время 1800 каналов в системе TD-2 и 1344 канала в цифровой). В обстоятельном экономическом исследовании, проведенном для междугородной сети Канады [41], установлено, что вся сеть должна быть цифровой и что наибольшая экономия затрат могла бы быть достигнута, если бы в возможно более короткие сроки существующее аналоговое оборудование было заменено цифровым. Многие другие страны мира имеют также планы преобразования своих междугородных телефонных сетей в полностью цифровые. В частности, европейские страны могут использовать цифровую технику с максимальными преимуществами вследствие более ограниченных по длине трасс передачи. (На более коротких линиях основную долю затрат составляют затраты на оконечное оборудование и оборудование группообразования.) Инженеры фирмы Bell System в Соединенных Штатах недавно разработали новую аналоговую однополосную радиосистему. Это система AR-6A, которая обеспечивает размещение в полосе частот 30 МГц до 6000 речевых каналов. Система AR-6A будет служить гарантией того, что междугородные направления с большими объемами нагрузки останутся аналоговыми. Поскольку однополосные каналы более чувствительны к переходным помехам, то эту радиосистему нельзя использовать в условиях большой загрузки соседних каналов, как это возможно для систем с ЧМ или цифровых радиосистем. Однополосная система передачи позволяет разместить в данной полосе частот большое число каналов, однако цифровая передача, в частности, допускает более плотную пространственную упаковку радиоканалов. Несмотря на то что радиосистемы с ЧМ будут еще использоваться в течение некоторого времени и будут внедряться новые аналоговые системы, такие как AR-6A, цифровая передача уже нашла применение в системах спутниковой связи. Таким образом, даже в случае, если большая часть наземных систем связи может оставаться аналоговой, средства цифровой междугородной связи станут доступны пользователям через спутники. Следовательно, цифровая передача от одного оконечного устройства до другого будет обеспечиваться для междугородных соединений или на частных сетях связи. 8.6.4. Кодирование речи в интегральной сети Основным методом кодирования, получившим применение во всем мире, является ИКМ со скоростью цифрового потока 64 кбит/с и мгновенным компандированием по закону л = 255 в странах Северной Америки и в Японии и по закону А в других странах. Как уже упоминалось, ИКМ была первоначально выбрана потому, что она позволила разделить схемы компандера и кодера (декодера). Кроме того, качест- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 [73] 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 |
|